DE1292202B - Verfahren und Schaltungsanordnung zur frequenz- oder phasenmodulierten Nachrichtenuebertragung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur frequenz- Übertragungssystem bekannt, wo in Abhängigkeit oder phasenmodulierten Nachrichtenübertragung mit von dem Pegel des Nachrichtensignals eine Volumensendeseitiger Preemphasis und empfangsseitiger korn- verstärkung erfolgt. Zum Nachweis der jeweiligen plementärer Deemphasis, sowie eine Schaltungs- Volumenänderung dient der Zusatz eines Pilotsignals anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens. 5 mit konstantem Pegel, das auf der Empfangsseite

Es ist z. B. aus der USA.-Patentschrift 2 215 284 wieder abgetrennt wird. Bei einer solchen Volumenbekannt, die Übertragungsqualität von frequenz- und regelung spielt selbstverständlich die Frequenzcharakphasenmodulierten elektrischen Wellen durch Empha- teristik keine Rolle, so daß dieses bekannte Verfahsiskreise mit konstanter Frequenzcharakteristik zu ren den Erfindungsgegenstand nicht nahegelegt hat. verbessern. Dabei konnte jedoch der effektive Mo- io Weiterhin schlägt die Erfindung eine Schaltungsdulationsindex bei manchen Nachrichtensignalen mit anordnung zur Durchführung des genannten Verder Zeit variieren. So erfährt z. B. das Nachrichten- fahrens vor mit einem Sender, in dem eine Nachsignal in einem Kanal für Sprechübertragung zeit- richtensignalquelle über ein Preemphasisglied und abhängige Veränderungen und verursacht so eine einen Frequenzmodler an eine Sendeniischstufe anÄnderung des effektiven Modulationsindex. Bei 15 geschlossen ist, und mit einem Empfänger, in dem Übertragung von frequenz- und phasenmodulierten einem Hochfrequenzverstärker ein Zwischenfreelektrischen Wellen ist die Breite des Frequenzbandes quenzverstärker, diesem ein Demodulator und dieim allgemeinen für einen hohen Modulationsindex sem ein Deemphasisglied nachgeschaltet ist, das in ausgelegt. Das Band wird deshalb während Zeiten einen NF-Verstärker einspeist, die dadurch gekennniedrigerer Aussteuerung nicht voll ausgenutzt. Zur 20 zeichnet ist, daß im Sender ein Pilotsignalgeber mit Verbesserung des Übertragungswirkungsgrades sol- konstantem Pegel zusätzlich am Eingang des Precher Systeme sind bereits zahlreiche Vorschläge ge- emphasisgliedes anliegt, daß mit der Nachrichtenmacht worden. Zum Beispiel wird der Übertragung- signalquelle ein Pegelabfühler verbunden ist und daß wirkungsgrad verbessert, indem man die zeitabhän- das Preemphasisglied eine durch die Ausgangsspangige Veränderung des Modulationsindex durch Com- 35 nung des Pegelabfühlers steuerbare Frequenzcharakpander unterdrückt, die auf der Sendeseite die Korn- teristik aufweist und daß ferner im Empfänger mit ponenten höherer Amplituden verkleinern und auf dem Ausgang des NF-Verstärkers ein Pilotsignalder Empfängerseite wieder vergrößern. Dies führt pegelabfühler verbunden ist und daß das Deemphajedoch insofern nicht zum gewünschten Erfolg, als sisglied eine durch die rückgeführte Ausgangsspandie wellenförmige Verzerrung, die durch die Com- 30 nung des Pilotsignalpegelabfühlers komplementär pandierung nach Augenblickswerten aufmoduliert steuerbare Frequenzcharakteristik aufweist, wird, die Oberwellenkomponenten verstärkt und so Mit der Erfindung wird eine bessere Ausnutzung

die Bandbreite vergrößert. der Übertragungsbandbreite erzielt. Außerdem wird

Die Aufgabe der Erfindung liegt in einer möglichst die Übertragungsqualität von frequenz- oder phasengleichmäßigen Ausnutzung des Übertragungsfre- 35 modulierten Wellen bei hohem Störpegel und durch quenzbandes unabhängig von Zeitänderungen des zeitabhängige Veränderung des Informationssignals Nachrichtensignals, damit man bei kleinstmöglicher bedingten Schwankungen des effektiven Modula-Bandbreite optimalen Störabstand und Verzerrungs- tionsindex durch die Erfindung verbessert, charakteristik (Klirrfaktor) erhält. Das mit der erfindungsgemäßen Anordnung ver-

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch ge- 40 wendbare besonders schmale Frequenzband gestattet kennzeichnet, daß zur möglichst gleichmäßigen Aus- die Herstellung von Nachrichtenverbindungen bessenutzung des Übertragungsfrequenzbandes unabhän- rer Qualität, bei denen Nebensprechen verhindert gig von Zeitänderungen des Nachrichtensignals und die Zuordnung von Frequenzen erleichtert ist. sendeseitig aus dem Pegel des Nachrichtensignals Außerdem ist mit Rücksicht auf den unteren Schwelleine Regelspannung abgeleitet wird, die ein Pre- 45 wert eine möglichst geringe Übertragungsbandbreite emphasisglied, an dem das Nachrichtensignal und ein dann besonders vorteilhaft, wenn die Energie des zu Pilotsignal mit konstantem Pegel anliegen, im Sinne übertragenden Signals begrenzt ist. Die Arbeitseiner Anhebung der hochfrequenten Komponenten charakteristik von Nachrichtenübertragungssystemen des Nachrichtensignals bei niedrigem Eingangspegel wird durch die Erfindung wesentlich verbessert, bei- und im Sinne einer Verringerung der hochfrequenten 50 spielsweise kann bei Sprachübertragung durch Kon-Komponenten des Nachrichtensignals bei hohem trolle der höheren Frequenzen von 1 bis 3,4 kHz der Eingangspegel steuert, und daß auf der Empfangs- Modulationsindex bei IkHz mit dem Faktor 3,4 seite hinter dem Deemphasisglied aus dem Pilotsignal multipliziert werden, wenn der Frequenzhub unvereine Regelspannung abgeleitet wird, die die Frequenz- ändert gehalten wird, womit das Nutz-Stör-Verhältnis kennlinie emes Deemphasisgliedes komplementär zu 55 erheblich verbessert ist.

der Kennlinie des Preemphasisgliedes im Sinne einer Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der

Konstanthaltung des Pilotpegels am Ausgang des Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. Deemphasisgliedes nachführt. Fig. 1 ist das schematische Schaltbild eines Sen-

Dadurch, daß man ein konstantes Pilotsignal ver- ders und eines Empfängers für frequenzmodulierte wendet, kann man durch Änderung der Frequenz- 60 elektrische Wellen mit herkömmlichen Emphasisgliecharakteristik des Preemphasisgliedes die hoch- dem konstanter Frequenzcharakteristik, frequenten Komponenten des Nachrichtensignals je- F i g. 2 ein Diagramm mit Wärmerauschen und

weils in dem gewünschten Maß anheben, daß sich Verzerrungsfaktor in Abhängigkeit vom Modulationseine im wesentlichen gleichmäßige Ausnutzung des index eines herkömmlichen frequenzmodulierten Übertragungsfrequenzbandes ergibt. Die Verwendung 65 Übertragungssystems,

eines Pilotsignals schaltet störende Einflüsse durch F i g. 3 ein Diagramm für Wärmerauschen und

Anhebung höherer Modulationskomponenten aus. Verzerrungsfaktor in Abhängigkeit vom Modula-

Es ist zwar bereits eine Volumensteuerung für ein tionsindex bei einer erfindungsgemäßen Anordnung

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zur Übertragung von frequenz- oder phasenmodulier- tragungsbandbreite die Übertragungscharakteristik ten elektrischen Wellen mit frequenzvariabler durch Erhöhung des Modulationsindex bei niedrige-

Emphasis, ren Frequenzen zu verbessern und bei unveränderter

F i g. 4 ein schematisches Schaltbild von erfin- Übertragungscharakterikstik die Bandbreite zu ver-

dungsgemäßen Sendern und Empfängern für fre- 5 ringern.

quenzmodulierte Nachrichtenübertragung mit varia- Der erfindungsgemäße Sender nach F i g. 4 in dem,

bier Emphasis; so weit er aus den gleichen Bauteilen aufgebaut ist

Fig. 5A und 5B sind Schaltbilder von erfin- wie der herkömmliche nach Fig. 1, diese mit glei-

dungsgemäßen Emphasisgliedern, chen Nummern bezeichnet sind, unterscheidet sich

F i g. 6 A und 6 B Arbeitsdiagramme der varia- io von dem herkömmlichen Sender durch ein variables

blen Emphasisglieder. Preemphasisglied 17, das an die Stelle des herkömm-

In dem Sender nach F i g. 1 ist eine Nachrichten- liehen Preemphasisgliedes 2 in dem Sender nach

signalquelle 1 über ein Preemphasisglied 2 und einen F i g. 1 tritt und mit der Nachrichtensignalquelle 1

Frequenzmodler 3 an eine Sendemischstufe 5 ange- noch über einen Pegelabfühler 16 verbunden ist,

schlossen, welche mit dem örtlichen Sende-Oszilla- 15 sowie mit einem Pilotsignalgeber 15. In dem erfin-

tor 4 verbunden ist. Die Mischstufe 5 ist über einen dungsgemäßen Empfänger nach F i g. 4 ist außer den

Leistungsverstärker 6 mit einer Sendeantenne 7 ver- bereits zu F i g. 1 erläuterten und mit gleichen Ziffern

bunden. In dem Empfänger nach F i g. 1 speisen wie dort bezeichneten Bauteilen statt des herkömm-

Empfangsantenne 8 und ein Empfängeroszillator 9 in liehen Deemphasisgliedes 13 ein variables Deempha-

einen Hochfrequenzverstärker 10 ein. Dieser ist über 20 sisglied 18 eingebaut, welches mit dem NF-Verstär-

einen Zwischenfrequenzverstärker 11, einen Demo- ker 14 noch über den Pilotsignalpegelabfühler 19

dulatorl2 und ein Deemphasisglied 13 mit einem verbunden ist.

NF-Verstärker 14 verbunden. Wenn bei Frequenzmodulation bei einem niedrigen

Die Geräusch-Frequenzkennlinie von frequenz- Eingabe-Informationssignalpegel die höheren Fre-

modulierten elektrischen Wellen verläuft bekanntlich 25 quenzen für die Übertragung verstärkt werden, ist es

abgewinkelt. Daher ist es möglich, das Nutz-Stör- möglich, das Nutz-Stör-Verhältnis zu verbessern, wie

Verhältnis durch das Preemphasisglied 2 und das aus den abgewinkelten Geräusch-Frequenzkennlinien

Deemphasisglied 13 auf der Empfängerseite zu ver- (F i g. 3) entnommen werden kann. In diesem Fall

bessern. Bei dieser Art Modulation ergibt sich jedoch muß das Deemphasisglied auf der Empfängerseite

bei höheren Frequenzen des Nachrichtensignals ein 30 durch den Pilotsignalpegelabfühler gesteuert werden,

unerwünschter Frequenzhub. Es gibt also, wenn auch der das Pilotsignal mißt, das zusätzlich zu dem Nach-

die Verzerrung berücksichtigt wird, einen optimalen richtensignal in einem höheren Frequenzbereich über-

Modulationsindex und aus diesem Grunde zieht man tragen wird.

es häufig vor, Übertragungsanordnungen zu ver- Wenn die höheren Frequenzen bei höherem Nachwenden, deren Charakteristik zwischen Frequenz- 35 richtensignaleingabepegel nicht reduziert würden, und Phasenmodulation liegt. müßte das Übertragungsfrequenzband sich verbrei-

In dem Diagramm nach F i g. 2 ist auf der Abszisse tern. Durch diese Reduzierung ist es möglich, die Verder Modulationsindex, auf den Ordinaten das Nutz- Zerrungskomponente zu verkleinern, wie sich aus Stör-Verhältnis für die Kurve A und der Verzerrungs- einem Vergleich von Fig. 2 mit Fig. 3 ergibt und faktor für die Kurve B jeweils in dB aufgetragen. 40 dadurch die Geräusch-Verzerrung-Gesamtcharakte-Während die Geräuschkomponente bei kleineren ristik der Anordnung zu verbessern.
Modulationsindizes überwiegt, ist bei größeren Modu- Das Emphasisglied nach F i g. 5 A schwächt in an lationsindizes die Verzerrungskomponente dominie- sich bekannter Weise die höheren Frequenzen. Es ist rend. Daraus folgt, daß in Abhängigkeit von den möglich, die Frequenzcharakteristik dieses Emphasisjeweiligen Geräusch- und Verzerrungskomponenten- 45 gliedes in Abhängigkeit vom Nachrichtensignalpegel Kennlinien ein optimaler Modulationsindex existieren zu steuern, indem die Kapazität des Kondensators 20 muß. Für den Fall, daß der Nachrichtensignalpegel durch den Nachrichtensignalpegel geregelt wird, zeitabhängig variiert, kann die Anordnung nicht stets Solche Emphasiskreise können untereinander auf herbei dem Optimal-Modulationsindex arbeiten, viel- kömmliche Art komplementär gekoppelt werden, mehr wird die Übertragung zeitweise durch die 50 selbst wenn einer von ihnen durch den Nachrichten-Geräuschkomponente, zeitweise durch die Verzer- signalpegel gesteuert ist.
rungskomponente beeinträchtigt. In dem Arbeitsdiagramm des variablen Emphasis-

In dem Diagramm nach F i g. 3 sind auf der Ab- glieds nach F i g. 6 A mit veränderlicher Konden-

szisse die Modulationsindizes in dB aufgetragen. Auf satorkapazität ist über dem auf der Ordinate in dB

den Ordinaten sind jeweils in dB für die Kurve C das 55 aufgetragenen Nachrichtensignalpegel die Kurve E

Nutz-Stör-Verhältnis, für die Kurve D der Verzer- bei größerer Kapazität aufgetragen, welche die Re-

rungsfaktor bei einer Anordnung mit variabler Em- duktion der höheren Frequenzen zeigt, während aus

phasis aufgetragen. Wenn die höheren Frequenzen der zweiten Kurve F für kleinere Kapazität zu ent-

im Sender verringert, bei der Demodulation wieder nehmen ist, daß es möglich ist, eine flache Kennlinie

verstärkt werden, wird hier bei größeren Modu- 60 in dem Bereich zwischen niedrigster Frequenz fl und

lationsindizes der größere Frequenzhub unterdrückt, höchster Frequenz fu des Nachrichtensignals zu er-

damit nicht durch Ansteigen des Modulationsindex zeugen. Selbstverständlich ist es auch möglich, mitt-

der Verzerrungsfaktor nach Kennlinie D erheblich lere Kennlinien einzuregeln.

verschlechtert wird. Zwar wird im vorliegenden Fall In dem Arbeitsdiagramm nach F i g. 6 B sind die

das Nutz-Stör-Verhältnis nicht weiter verbessert, was 65 Kennlinien analog wie in F i g. 6 A bei verschiedenen

aber gegenüber den bekannten Kennlinien nach Kapazitäten des Kondensators 20 in F i g. 5 A in Ab-

F i g. 2 schon einen fortschrittlichen Kompromiß dar- hängigkeit von der Veränderung der Kapazität des

stellt. Es wird hier möglich, bei unveränderter Über- Kondensators 21 in F i g. 5 B aufgezeichnet. Die

Kurve G zeigt bei größerer Kapazität eine Vergrößerung des Anteils an höheren Frequenzen, während die Kurve H bei kleinerer Kapazität zeigt, daß zwischen niedrigster Frequenz fl und höchster Frequenz fm des Nachrichtensignals eine flache Kennlinie erzeugt werden kann.

Die Kurve E der F i g. 6 A und die Kurve G der F i g. 6 B haben eine komplementäre Charakteristik und eine Paarung dieser beiden Kennlinien kann in derselben Frequenzgesamtcharakteristik resultieren wie die Kopplung der Kennwerte nach den Kurven F in F i g. 6 A und H in F i g. 6 B. Die so gekoppelten variablen Emphasiskreise können die Frequenzcharakteristik im wesentlichen unverändert halten, unabhängig von Schwankungen des Nachrichtensignalpegels.

Im vorstehenden Ausführungsbeispiel wurde die Erfindung an Hand einer Anordnung für frequenzmodulierte Übertragung beschrieben. Es ist klar, daß die erfindungsgemäßen variablen Emphasisgh'eder ao mit einer Anordnung für phasenmodulierte Nachrichtenübertragung in gleicher Weise wie bei Frequenzmodulation angeordnet werden und arbeiten können. In der Beschreibung des Ausführungsbeispiels wurden nur die mit der Erfindung in unmittelbarem Zusammenhang stehenden Teile näher erläutert, so daß das Ausführungsbeispiel durch herkömmliche Bauteile von Sendern und Empfängern im Rahmen der vorliegenden Erfindung erweitert und verbessert werden kann.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur frequenz- oder phasenmodulierten Nachrichtenübertragung mit sendeseitiger Preemphasis und empfangsseitiger komplementärer Deemphasis, dadurch gekennzeichnet, daß zur möglichst gleichmäßigen Ausnutzung des Übertragungsfrequenzbandes unabhängig von Zeitänderungen des Nachrichtensignals sendeseitig aus dem Pegel des Nachrichtensignals eine Regelspannung abgeleitet wird, die ein Preemphasisglied, an dem das Nachrichtensignal und ein Pilotsignal mit konstantem Pegel anliegen, im Sinne einer Anhebung der hochfrequenten Komponenten des Nachrichtensignals bei niedrigem Eingangspegel und im Sinne einer Verringerung der hochfrequenten Komponenten des Nachrichtensignals bei hohem Eingangspegel steuert, und daß auf der Empfangsseite hinter dem Deemphasisglied aus dem Pilotsignal eine Regelspannung abgeleitet wird, die die Frequenzkennlinie eines DeemphasisgMedes komplementär zu der Kennlinie des Preemphasisgliedes im Sinne einer Konstanthaltung des Pilotpegels am Ausgang des Deemphasisgliedes nachführt.

2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Sender, in dem eine Nachrichtensignalquelle über ein Preemphasisglied und einen Frequenzmodler an eine Sendemischstufe angeschlossen ist, und mit einem Empfänger, in dem einem Hochfrequenzverstärker ein Zwischenfrequenzverstärker, diesem ein Demodulator und diesem ein Deemphasisglied nachgeschaltet ist, das in einen NF-Verstärker einspeist, dadurch gekennzeichnet, daß im Sender ein Pilotsignalgeber (15) mit konstantem Pegel zusätzlich am Eingang des Preemphasisgliedes (17) anliegt, daß mit der Nachrichtensignalquelle (1) ein Pegelabfuhler (16) verbunden ist und daß das Preemphasisglied (17) eine durch die Ausgangsspannung des Pegelabfühlers steuerbare Frequenzcharakteristik aufweist und daß ferner im Empfänger mit dem Ausgang des NF-Verstärkers (14) ein Pilotsignalpegelabfühler (19) verbunden ist und daß das Deemphasisglied (18) eine durch die rückgeführte Ausgangsspannung des Pilotsignalpegelabfühlers (19) komplementär steuerbare Frequenzcharakteristik aufweist (Fig. 4).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen